Máy tính lượng tử siêu dẫn 5 qubit

Máy tính lượng tử siêu dẫn 5 Qubit
Model: IQM Spark
Nhà sản xuất: IQM Quantum Computers - Phần Lan
Xuất xứ: Phần Lan
IQM Spark là hệ thống máy tính lượng tử siêu dẫn được thiết kế dành riêng cho các trường đại học, viện nghiên cứu, và phòng thí nghiệm để phục vụ giảng dạy, phát triển thuật toán lượng tử, và nghiên cứu trong kỷ nguyên NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum). Với chi phí hợp lý, hệ thống này mang đến hiệu suất cao, khả năng tích hợp linh hoạt, và thiết kế tối ưu cho các ứng dụng nghiên cứu lượng tử.

Ứng dụng
Nghiên cứu lượng tử:
Thí nghiệm vật lý lượng tử, nghiên cứu linh kiện lượng tử.
Phát triển và thử nghiệm các thuật toán lượng tử (VD: VQE, QAOA).
Giáo dục:
Phù hợp cho giảng dạy tại các trường đại học (cử nhân, thạc sĩ, tiến sĩ).
Tài liệu học tập và hướng dẫn qua IQM Academy.
Ứng dụng công nghiệp:
Tối ưu hóa các vấn đề trong hóa học lượng tử, tối ưu hóa tổ hợp, và máy học lượng tử.

Thông số kỹ thuật chi tiết:
Hiệu suất lượng tử
Số lượng qubit: 5 qubit siêu dẫn.
Độ chính xác cổng:
Cổng 1 qubit: Độ chính xác >99.9%.
Cổng 2 qubit: Độ chính xác >99.5% (đối với cổng CZ hoặc iSWAP).
Thời gian kết hợp (Coherence Time):
T1 (thời gian thư giãn): ~50-100 µs.
T2* (thời gian mất kết hợp): ~20-50 µs.
Tần số qubit: 4.5–6 GHz (có thể điều chỉnh).
Bộ ghép nối (Coupler): Ghép nối điều chỉnh được (tunable coupler), tối ưu hóa kết nối giữa các qubit để giảm nhiễu chéo (crosstalk).
Kiến trúc: Thiết kế dạng lưới 2D với khả năng mở rộng, hỗ trợ các thuật toán lượng tử phức tạp.

Hệ thống làm lạnh
Loại hệ thống: Làm lạnh pha loãng bằng đồng vị Helium (He3/He4).
Nhiệt độ vận hành: Dưới 10 mK (~0.01 K).
Thời gian làm lạnh: ~24 giờ từ nhiệt độ phòng (300 K) đến nhiệt độ cơ bản (<10 mK).
Công suất làm lạnh:
~250 µW tại 100 mK.
~15 µW tại 20 mK.
Đặc điểm làm lạnh:
Không sử dụng hộp chân không bên trong; mối nối kín ở nhiệt độ phòng.
Không yêu cầu giai đoạn làm lạnh 1-K.
Ống xung cách ly cơ học, giảm rung động xuống mức tối thiểu (<10 nm biên độ).
Vận hành liên tục lên đến 2 tháng mà không cần bẫy nitơ.

Tính năng vận hành
Tự động hóa:
Làm lạnh và vận hành bằng một nút bấm.
Hỗ trợ điều khiển từ xa hoặc thủ công qua giao diện phần mềm thân thiện.
Tự động khôi phục sau sự cố mất điện.

Hệ thống không dầu:
Sử dụng bơm và máy nén không dầu, giảm nguy cơ ô nhiễm.
Máy nén tuần hoàn không màng, chu kỳ bảo trì ~3 năm.

Thiết kế vật lý:
Kích thước: Hệ thống gọn nhẹ, chiều cao ~2.2 m, phù hợp với các phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.
Trọng lượng: Vỏ chân không và tấm chắn bức xạ nhẹ, có thể xử lý bởi một người.
Thiết kế mở: Không gian thí nghiệm dễ tiếp cận, hỗ trợ tích hợp các thiết bị đo lường và điều khiển.

Hệ thống điều khiển và phần mềm
Phần cứng điều khiển:
Bộ điều khiển tín hiệu RF và DC tích hợp, hỗ trợ xung lượng tử chính xác cao.
Độ phân giải xung: <1 ns.
Số kênh điều khiển: Hỗ trợ tối đa 20 kênh RF và 40 kênh DC.

Phần mềm:
Tích hợp với các nền tảng lượng tử phổ biến: Qiskit, Cirq, Qrisp, Cuda Quantum.
Hỗ trợ phát triển thuật toán lượng tử và mô phỏng hybrid (kết hợp lượng tử - cổ điển).
Giao diện lập trình (API) mở, cho phép tùy chỉnh và tích hợp với các siêu máy tính cổ điển.
Tính năng bảo mật: Hỗ trợ mã hóa dữ liệu thí nghiệm và truyền tải an toàn.

Thông số bổ sung
Nguồn điện: 3 pha, 380–400 V, 50/60 Hz.
Tiêu thụ điện: ~10 kW (bao gồm hệ thống làm lạnh và điều khiển).
Mức tiếng ồn: <60 dB trong điều kiện vận hành tiêu chuẩn.